基于二冷均匀冷却的方坯连铸机二冷喷淋结构

某厂180 mm方坯连铸机生产的铸坯存在较为严重的角部皮下裂纹问题。通过对铸机建模、数值仿真,得到铸坯凝固过程中的表面中心、角部温度等数据。基于二冷均匀冷却原则,对铸坯二冷喷淋结构进行数值仿真评估与优化,包括铸坯在纵向以及周向上的冷却均匀性分析。依据分析结果提出喷淋结构改造方案,对铸机第10流二冷喷淋结构进行实际改造,进行生产试验。对比未改造(其他流)与改造后(10流)生产的铸坯低倍形貌发现,10流生产的铸坯角部皮下裂纹得到明显改善。     

低碳含硼钢方坯表面淬火工艺及组织演变

利用建立的淬火-自回火过程传热模型开展了铸坯表面淬火试验研究,分析了淬火后铸坯表层组织的演变规律以及相应组织的形成条件.结果 表明:表面淬火可以有效消除铸坯表层组织中的膜状铁索体,形成一定的淬透深度.在40～60 s的淬火时间内,淬透深度从8 mm提高到10 mm;在60～100 s的淬火时间内,淬透深度基本保持在10 mm左右.在显微组织分析的基础上,结合铸坯表层区域传热分析,给出了低碳含硼钢的两种在线表面淬火工艺方案,其预期表层组织分别为贝氏体(弱冷方案)与回火索氏体(强冷方案).对于弱冷方案,淬透深度为4～～5 mm;对于强冷方案,淬透深度可达到10 mm左右.     

10B21微合金钢生产工艺全流程洁净度分析

为了探究影响10B21钢生产稳定性的因素,提高钢材的质量,满足客户需求,对全流程洁净钢夹杂物进行取样分析。结果表明,全流程各工位的夹杂物的类型主要为7种类型,分别为CaO-Al₂O₃-MgO-CaS-TiN、CaO-Al₂O₃-MgO-CaS、Al₂O₃、MnS、MnS-Al₂O₃、Al₂O₃-TiN和MnS-TiN,除了转炉工位的样品夹杂物类型相对复杂,其余工位夹杂物主要是CaS-Al₂O₃-MgO-CaO-TiN,不同炉次氧氮含量波动较大,尤其是转炉终点氧含量控制不稳定,LF精炼过程中夹杂物变化幅度大,且软吹操作后生成尺寸为80~100 μm的大型球状夹杂物,其主要成分是CaO-Al₂O₃-MgO-CaS-TiN,即以氧化钙氧化铝为形核中心外部伴生有氧化镁并被硫化钙以及氮化钛包裹的形式存在,该成分的夹杂物在LF精炼喂钙线后开始生成,由于精炼渣流动性低,对钢液覆盖效果差,易发生二次氧化,使得夹杂物在软吹阶段明显聚集长大。     

气幕挡墙对中间包流场和夹杂物去除的影响

为了减轻高钛含量下钢水连铸过程夹杂物产生的不利影响,建立了中间包流场、夹杂物运动及去除模型,考虑了气泡对夹杂物的吸附,重点研究了气幕挡墙及其安装位置对流场和夹杂物的影响。结果表明,小粒径颗粒在钢水带动下跟随性好,且自身浮力小,在无吹气情况下,1～10μm粒径的夹杂物去除率较低。当吹气流量为5 L/min时,Al₂O₃和TiN夹杂物的去除率均明显提高,在粒径范围1～10μm内,Al₂O₃的去除率为21.7%～34.6%,TiN的去除率为22.7%～33.14%。当气幕挡墙位于湍流抑制器和上挡墙之间时,由于钢液形成的回流速度大,夹杂物和气泡碰撞的概率增加,进而被气泡捕获的概率增加,更有利于夹杂物的去除。本研究为高钛钢连铸过程夹杂物去除提供了理论指导。     

连铸工艺参数对40Cr圆坯碳偏析的影响

为降低直径为900 mm的40Cr连铸圆坯的碳偏析,提高钢材的性能与产品质量,从优化圆坯连铸工艺参数角度出发,分析了过热度、拉速、二冷强度以及电磁搅拌对铸坯碳偏析的影响。结果表明,当过热度控制在25~35 ℃范围内,拉速为0.75~0.85 m/min,二冷比水量为0.30 L/kg时,有利于改善铸坯碳偏析情况。对结晶器电磁搅拌以及末端电磁搅拌的参数测试分析得出,当结晶器和末端电磁搅拌电流以及频率参数分别设为180 A/3 Hz以及400 A/8 Hz时,铸坯碳偏析情况明显改善。采用优化后的连铸工艺参数进行生产试验,对20炉次对应的棒材横截面碳偏析情况进行跟踪测试,结果显示,碳偏析指数极差由优化前的0.07%~0.08%下降到0.04%以下。     

φ300mm连铸坯的表面缺陷及其预防

45、40Cr和60Mn钢φ300 mm连铸坯表面出现渣沟、气孔等缺陷。采用扫描电镜、能谱仪以及贺利氏定氢、定氧仪分析了缺陷的特征和产生机制。研究发现:连铸坯气孔的产生主要是钢水中的氢含量过高所致。采取了增加真空循环脱气工序、改变入炉料结构、烘烤合金及原材料等措施,有效遏制了渣沟、气孔缺陷,改善了连铸坯的表面质量。     

38CrMoAl圆钢调质裂纹形成原因分析

国内某钢厂38CrMoAl钢在调质过程中出现了裂纹,对裂纹处进行取样,通过化学成分、宏观检测、显微组织分析、扫描电镜分析等探索裂纹产生的原因。结果表明,该钢裂纹性质为淬火裂纹,其产生的主要原因是原始材料圆坯存在冶金缺陷(缩松、点状偏析等),而调质过程中在组织应力和热应力作用下促进了裂纹的扩展。     

不同湍流模型在中间包钢液流动数值模拟中的适用性研究

摘要：连铸中间包内部结构复杂,钢液流动状态多样,详尽准确的钢液流场信息是中间包控制和优化的前提。数值模拟方法已广泛应用于中间包内钢液流场研究,钢液流场的精确数值模拟离不开合适的湍流模型及相应的边界条件。基于CFD开源代码包OpenFOAM v8,分别应用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、SST k-ω模型3种湍流模型,对称面边界、自由滑移边界2种液面边界条件,对中间包流场进行了数值模拟。通过与文献中实验结果比较,发现采用SST k-ω模型可以成功预测RTD曲线的“双峰”,且响应时间、峰值时间与实验结果较为接近;应用SST k-ω模型时,将液面边界类型由自由滑移改为对称面,获得的示踪剂响应时间的误差由93.89%降低至8.35%以下,峰值时间的误差由100.78%降低至12.32%左右。因此,SST k-ω模型、对称面液面边界可以较好地描述中间包内钢液流动过程。     

QD08钢中Ds类夹杂物形成原因及控制

 QD08钢因其特殊的工作环境,要求具有较高的抗疲劳特性,而Ds类夹杂物是削弱QD08钢抗疲劳性能的主要原因。为了探究Ds类夹杂物的形成原因及调控方法,解决Ds类夹杂物超标问题,对该钢种炼钢-精炼-连铸全流程进行取样分析。分析结果表明,影响QD08钢疲劳性能的Ds类夹杂物主要成分为CaS-Al₂O₃-MgO-CaO,其尺寸在15~30 μm范围内波动,主要在LF精炼钙处理操作后开始出现。QD08钢中Ds类夹杂物是以钙镁铝酸盐为核心骨架,外围包裹CaS而形成的。结合夹杂物的成分分布,确定了钢中钙含量高不利于QD08钢中Ds类夹杂物的控制,被改性后的夹杂物熔点低,与钢液润湿性强而难以穿过钢渣界面进入到渣中,且夹杂物在钢液中易聚合长大,造成夹杂物尺寸的增加,为Ds类夹杂物的形成提供了条件。提出在精炼环节采用高氧化钙溶解度精炼渣和微钙处理工艺优化方案,并进行了工业验证试验。通过微钙处理保证了必要的夹杂物改性,可防止水口结瘤,配合减小中间包液面的波动,控制合适的拉坯速度,可避免钢包下渣和卷渣现象的发生。控制更多的夹杂物成分分布在非液相区,抑制了夹杂物的碰撞长大,使得Ds类夹杂物等级降低。试验结果表明,QD08钢中影响其疲劳性能的Ds类夹杂物得到了控制,初检合格率由93.6%提高至98.0%,为企业带来了直接的经济利益。     

合金元素含量对C82DA钢铸坯微观组织的影响

中心疏松和偏析缺陷常导致帘线钢C82DA小方坯产品质量评级不达标。本研究结合现场试验和数值模拟,探讨钢水过热度和合金元素含量对铸坯凝固组织的影响规律。采用移动边界法得到小方坯帘线钢的铸坯坯壳厚度生长规律,并在此基础上采用CAFé法对帘线钢的微观组织进行数值模拟,模拟结果与试验铸坯得到的微观组织形貌基本一致。研究结果表明：低过热度有利于增加等轴晶的个数并且减小其尺寸;通过探讨C、Si、Mn和Cr等元素含量对铸坯微观组织形貌的影响,得到了优化帘线钢微观组织的方案以及对应的元素含量。